Технология бурения на участках и вскрытия

Продуктивного пласта

Одним из важных моментов в процессе строительства скважины является обоснование и соблюдение правильной технологии первичного вскрытия продуктивного пласта.Исходя из опыта бурения на Крапивинском месторождении, для вскрытия продуктивного пласта используется полимерглинистый буровой раствор.Параметры бурового раствора при вскрытии продуктивного горизонта представлены в таблице 2.3.11.

Таблица 2.3.11 - Параметры раствора при вскрытии продуктивного пласта

плотность, г/см³	Условная вязкость, сек	Показатель фильтрации, см³/30 мин	Содержание песка, %	СНС_1/10, дПа	рН
1, 10	23, 1		0, 5-1	19/25	7, 5-8

Перед вскрытием продуктивного пласта для сохранения коллекторских свойств в буровой раствор вводятся поверхностно-активные вещества – ПАВ (сульфанол) в соотношении 0, 02% от общего объема бурового раствора

Технологические средства и режимы бурения при отборе керна

Бурение с отбором керна не проводится - данная скважина добывающая.

Проектирование процессов заканчивания скважин

Расчёт обсадных колонн

Имеют место следующие виды давлений в скважине, которые могут учитываться при расчёте статических избыточных внешних и внутренних давлений:

1. гидростатическое давление столба воды;

2. гидростатическое давление столба БР;

3. давление столба буферной жидкости;

4. давление столба пластового флюида;

5. давление столба тампонажного раствора;

6.давление составного столба различных жидкостей;

7. давление столба цементного камня;

8. давление столба составного различных жидкостей и цементного камня;

9. давление пластовое;

10.давление горное.

Для жидких сред поз. 1 – 6 давление определяется по законам гидростатики, для позиций 1-5 по формуле:

Р_1-5 = ρ _1-5 × g× h_1-5× 10^-6, МПа (2.51)

а для поз. 6 по формулам (т.к. жидкость не сжимаема):

å Р = Р₁ + Р₂ + Р₃ + Р₄ = 10^-6× g× (ρ ₁× h₁ +ρ ₂× h₂ +ρ ₃× h₃+ρ ₄× h₄), (2.52)

å Р = 10^-6× ρ _СР.ВЗВ.× g× L, (2.53)

ρ _СР.ВЗВ. = (ρ ₁ × h₁ + ρ ₂ × h₂ +ρ ₃ × h₃+ρ ₄ × h₄)/ (h₁ + h₂ +h₃+h₄ = L), (2.54)

Давление столба аэрированного тампонажного раствора определяется по формуле приведённой в приложении 7.

Давление столба цементного камня Р_ЦК (поз. 7) определяется в интервале, обсаженном предыдущей колонной через плотность пластовой воды - 1010 кг/м³, а в остальной части ствола по формуле:

Р_ЦК = 10^-6 × ρ _ЦК× g× h_Ц.К.× (1 - к), МПа (2.55)

где: к – коэффициент разгрузки, связанной с твердением цементного раствора, который определяется из справочных таблиц.

Давление составного столба цементного камня и жидкости Р_ЦК+Ж равно:

Р_ЦК+Ж = Р_ЦК + Р_Ж, (2.56)

Расчёт эксплуатационной колоны. Расчет действующих нагрузок. Расчёт наружных избыточных давлений.

На обсадную колонну скважины действует давление со стороны кольцевого пространства, называемое Р_Н (наружное давление) и действует давление внутри колонны Р_В (внутреннее давление), разность этих давлений составляет Р_НИ. В разные периоды времени наружное избыточное давление достигает наибольших значений. Р_НИ = Р_Н - Р_В; Р_НИÞ max. Имеется несколько таких случаев.

1 случай: при цементировании в конце продавки тампонажной смеси (ТС) и снятом на устье давлении. Продавка осуществляется буровым раствором.

Исходные данные для расчёта: H = 2700 м (глубина скважины по вертикали); H₁= 600 м (уровень тампонажной смеси за колонной); H₂= 2250 м (граница двух ТС); g = 9, 81 м/с²; ρ _Б.Р. = 1100 кг/м³ (плотность бурового раствора); ρ _{АЭР.Т.С.} = 1500 кг/м³ (плотность аэрированного тампонажного раствора, исходя из 2.5.3.); ρ _Т.С. = 1920 кг/м³ (плотность тампонажного раствора, исходя из 2.5.3.);

H_2.1 = 150 м; H_2.2 = 300 м; H_2.3 = 450 м; H_2.4 = 600 м; H_2.5 = 750 м; H_2.6 = 900 м; H_2.7 = 1050 м; H_2.8 = 1200 м; H_2.9 = 1350 м; H_2.10 = 1500 м; H_2.11 = 1650 м;

Рисунок 2.5.1 - Цементирование колонны без выхода

тампонажного раствора на устье

Точка 1® устье скважины

Р_НИ = 0.

Точка 2® уровень тампонажной смеси за колонной

Р_НИ = 0.

Точка 2.1® уровень аэрированной тампонажной смеси за колонной

Р_НИ = Р_Н- Р_В;

Р_НИ = 0, 19 МПа

Точка 2.2® уровень аэрированной тампонажной смеси за колонной

Р_НИ = 0, 23 МПа

Точка 2.3® уровень аэрированной тампонажной смеси за колонной

Р_НИ = 0, 26 МПа

Точка 2.4® уровень аэрированной тампонажной смеси за колонной

Р_НИ =0, 29 МПа

Точка 2.5® уровень аэрированной тампонажной смеси за колонной

Р_НИ = 0, 33 МПа

Точка 2.6® уровень аэрированной тампонажной смеси за колонной

Р_НИ = 0, 37 МПа

Точка 2.7® уровень аэрированной тампонажной смеси за колонной

Р_НИ = 0, 41 МПа

Точка 2.8® уровень аэрированной тампонажной смеси за колонной

Р_НИ = 0, 41 МПа

Точка 2.9® уровень аэрированной тампонажной смеси за колонной

Р_НИ = 0, 44 МПа

Точка 2.10® уровень аэрированной тампонажной смеси за колонной

Р_НИ = 0, 48 МПа

Точка 3® граница двух ТС

Р_НИ = 0, 51 МПа

Точка 4® забой скважины

Р_НИ = 4, 12МПа.

2 случай: соответствует концу эксплуатации скважины.

Исходные данные для расчёта: H = 2700 м (глубина скважины по вертикали); H₁= 600 м (уровень облегчённой тампонажной смеси за колонной); H₂= 750 м (башмак кондуктора); H₃= 2250 м (граница двух тампонажных камней); H₄= 1800 м (уровень нефти в конце эксплуатации); g = 9, 81 м/с²; ρ _Н= 788 кг/м³ (табл. 1.2.6); ρ _БР = 1100 кг/м³; ρ _{АЭР.Т.С.} = 1500 кг/м³ (плотность аэрированного тампонажного раствора, исходя из 2.5.3.); ρ _ПЛ.В = 1010 кг/м³; ρ _.Т.С. = 1920 кг/м³ (плотность тампонажного раствора, исходя из 2.5.3.); К = 0, 25 (для колонны диаметром 177, 8 мм, табл.)

Рисунок 2.5.2 - Конец эксплуатации

Точка 1® устье скважины

Р_НИ = 0.

Точка 2® уровень облегчённой тампонажной смеси за колонной

Р_НИ = = 6, 5 МПа.

Точка 3 ® башмак кондуктора

Р_НИ= 7, 96 МПа.

Точка 4 ® уровень нефти в конце эксплуатации

Р_НИ= 18, 8 МПа.

Точка 5 ® граница двух тампонажных камней

Р_НИ= 21, 03 МПа.

Точка 6®забойскважины

Р_НИ = 23, 9 МПа.

На рисунке 2.5.3 показана эпюра наружных избыточных давлений.

Рисунок 2.5.3 - Эпюра наружных избыточных давлений

Расчёт внутренних избыточных давлений.

Расчёт внутренних избыточных давлений производится, как и для внешних избыточных давлений для периода времени, когда они достигают максимальных давлений. Р_ВИ = Р_В – Р_Н; Р_ВИÞ max. Имеются два таких случая.

1 случай: конец продавки тампонажной смеси при цементировании, когда давление на цементировочной головке достигает максимального значения.

H = 2700 м (глубина скважины по вертикали); H₁= 600 м (уровень облегчённой тампонажной смеси за колонной); H₂= 2250 м (граница двух тампонажных смесей); L = 2975 м (глубина скважины по стволу); g = 9, 81 м/с²; ρ _БР = 1100 кг/м³; ρ _{АЭР.Т.С.} = 1500 кг/м³ (плотность аэрированного тампонажного раствора, исходя из 2.5.3.); ρ _.Т.С. = 1920 кг/м³ (плотность тампонажного раствора, исходя из 2.5.3.);

H_2.1 = 150 м; H_2.2 = 300 м; H_2.3 = 450 м; H_2.4 = 600 м; H_2.5 = 750 м; H_2.6 = 900 м; H_2.7 = 1050 м; H_2.8 = 1200 м; H_2.9 = 1350 м; H_2.10 = 1500 м; H_2.11 = 1650 м;

Рисунок 2.5.4 -Цементирование колонны без выхода

тампонажного раствора на устье

Точка 1® устье скважины

Р_ВИ = Р_В – Р_Н;

Р_Н = 0;

Р_В = Р_ЦГ;

Р_ВИ = Р_ЦГ;

Р_ЦГ = Δ Р_ГС + Р_ГД + Р_СТ,

Р_СТ– дополнительное давление, возникающее при получении сигнала “стоп” принимается 2, 5 3 МПа. Принимаем Р_СТ = 3 МПа;

Р_ВИ = = 14, 67 МПа

Точка 2® уровень аэрированной тампонажной смеси за колонной

Р_ВИ = Р_ЦГ = 14, 67 МПа.

Точка 2.1® уровень аэрированной тампонажной смеси за колонной

Р_ВИ = 14, 48 МПа

Точка 2.2® уровень аэрированной тампонажной смеси за колонной

Р_ВИ = 14, 44 МПа;

Точка 2.3® уровень аэрированной тампонажной смеси за колонной

Р_ВИ = 14, 41 МПа;

Точка 2.4® уровень аэрированной тампонажной смеси за колонной

Р_ВИ = 14, 38 МПа;

Точка 2.5® уровень аэрированной тампонажной смеси за колонной

Р_ВИ = 14, 34 МПа;

Точка 2.6® уровень аэрированной тампонажной смеси за колонной

Р_ВИ = 14, 3 МПа;

Точка 2.7® уровень аэрированной тампонажной смеси за колонной

Р_ВИ = 14, 26 МПа;

Точка 2.8® уровень аэрированной тампонажной смеси за колонной

Р_ВИ = 14, 23 МПа;

Точка 2.9® уровень аэрированной тампонажной смеси за колонной

Р_ВИ = 14, 23 МПа;

Точка 2.10® уровень аэрированной тампонажной смеси за колонной

Р_ВИ = 14, 19 МПа;

Точка 3® граница двух тампонажных смесей

Р_ВИ = 14, 16 МПа;

Точка 4® забой скважины

Р_ВИ = 10, 54 МПа.

2 случай: соответствует высоким внутренним давлениям, характерных для опрессовки скважины.

В соответствии с «Правилами безопасности в нефтяной и газовой промышленности» величина давления опрессовки Р_ОП должна составлять:

Р_ОП = 1, 1× Р_У, (2.57)

где Р_У – максимальное ожидаемое давление на устье.

Для добывающих скважин максимальное давление на устье возникает в начальный момент эксплуатации при закрытом устье. Для нефтяных скважин это давление составит:

Р_У = Р_ПЛ – 10^-6 × g× L× ρ _Н, (2.58)

где Р_ПЛ – пластовое давление в МПа;

L – глубина измерения пластового давления, м;

ρ _Н – плотность нефти, кг/м³ (см. табл. 1.3.2).

В любом случае, давление опрессовки Р_ОП не должно быть ниже минимальных Р_ОПМИН, то есть Р_ОП≥ Р_ОПМИН, которые в инструкции по расчёту обсадных колонн даны в виде таблицы (для колонны диаметром 177, 8 мм Р_ОПМИН = 9, 5 МПа).

В связи с тем что, при бурении интервала 2400 – 2700 м происходит вскрытие трёх нефтяных пластов, необходимо рассчитать Р_У для всех пластов:

Р_У = 24, 00– 10^-6× 9, 81× 2400× 796 = 5, 26 МПа;

Р_У = 24, 595 – 10^-6× 9, 81× 2460× 775 = 5, 89 МПа;

Р_У = 25, 145 – 10^-6× 9, 81× 2515× 788 = 5, 71 МПа;

Исходя из этого, а также согласно промысловым данным (максимальное давление на устье 5, 73 МПа), принимаем Р_ОП = 9, 5 МПа.

H =2700 м (глубина скважины по вертикали); H₁=600 м (уровень ТК за колонной);

H₂=750 м (башмак кондуктора); H₃=2250 м (граница двух ТК); g = 9, 81 м/с²;

ρ _Н= 788 кг/м³; ρ _БР = 1100 кг/м³; ρ _{АЭР.Т.С.} = 1500 кг/м³ (плотность аэрированного тампонажного раствора, исходя из 2.5.3.); ρ _ПЛ.В = 1010 кг/м³;

ρ _.Т.С. = 1920 кг/м³(плотность тампонажного раствора, исходя из 2.5.3.);

К = 0, 25 (для колонны диаметром 177, 8 мм)

Рисунок 2.5.5 -Опрессовка колонны

Точка 1® устье скважины

Р_ВИ = 9, 5 МПа.

Точка 2® уровень ТК за колонной

Р_ВИ= 9, 5 МПа.

Точка 3® башмак кондуктора

Р_ВИ= 9, 63 МПа.

Точка 4® на границе двух ТК

Р_ВИ= 9, 26 МПа.

Точка 5® забой скважины

Р_ВИ= 7, 77 МПа.

Рисунок 2.5.6 - Эпюра внутренних избыточных давлений

К параметрам обсадной колонны при заданном диаметре относятся: группа прочности материала труб, толщина стенок и длина секций с соответствующей группы прочности и толщиной стенки.

Проектируем трубы с резьбой трапециидального профиля и нормальным диаметром муфт (ОТТМ).

Для начала расчёта выбираются трубы группы прочности Д так как они наиболее дешёвые.

Так как интенсивность искривления скважины до 3⁰на 10 м и трубы диаметром выше 168 мм (177, 8 мм), поэтому расчёт на страгивающие нагрузки проводится также как для вертикальных скважин без учёта изгиба.

Расчёт начинают с определения параметров нижней (1) секции.

1. Секция Определяется требуемая прочность трубы на смятие для 1 секции Р¹_СМ, которая удовлетворяет условию:

Р¹_СМ≥ n_СМ× Р¹_НИ, (2.59)

где Р¹_НИ - величина наружного избыточного давления в начале 1 секции (на забое), Р¹_НИ = 23, 9 МПа.

n_СМ- коэффициент запаса на смятие внешним избыточным давлением (1, 0 -1, 3), выбираем n_СМ1=1, 3, т.к. коллектор неустойчивый и предполагается раздельная эксплуатация пластов.

Р¹_СМ≥ 1, 3× 23, 9 > 31, 07 МПа.

Находим толщину стенки δ ¹, которая обеспечивает найденную прочность на смятие или на критические давления δ ¹ = 10, 4 мм исполнения А группы прочности Д.

Так как по мере удаления от забоя Р¹_НИ снижается, то на какой-то глубине могут быть установлены трубы с меньшей толщиной стенки.

Находим значение Р²_НИ, которое обеспечится прочностью трубы со следующей меньшей толщиной стенки δ ²= 9, 2 мм из условия:

Р²_НИ = Р²_СМ/ n_СМ, (2.60)

где: Р²_СМ - прочность труб на смятие для следующей за δ ¹толщины δ ²< δ ¹ Р²_СМ= 25, 9 МПа.

n_СМ=1

Р²_НИ =25, 9/1=25, 9 МПа.

Из условия перекрытия продуктивного пласта на 50 м проектируем L¹ - глубину установки первой секции 2350 м по вертикали (2601 м по стволу).

Определяется предварительная длина 1-ой секции l¹

l¹ = L_ЭК - L¹, (2.61)

где: L_ЭК - глубина скважины по стволу, м;

L¹ - глубина установки первой секции по стволу, м;

1¹= L_ЭК – L¹= 2975 – 2601 = 374 м;

Рассчитывается предварительный вес 1 секции G¹

G¹ = 1¹× q¹(2.62)

где q¹ - вес 1 м. труб 1 секции с толщиной стенки δ ¹ = 10, 4 мм (находится в таблице основных характеристик выбранных обсадных труб).

q¹=0, 428 кН

G¹ =374× 0, 428= 160, 1 кН

Определяются фактические коэффициенты запаса прочности для 2 секции на глубине L¹ при длине 1 секции l¹на внутреннее давление:

n_Р= Р²_Р/ Р²_ВИ (2.63)

где Р²_Р - прочность труб 2 секции на внутреннее давление с толщиной стенки δ ² = 9, 2 мм, Р²_Р= 34, 3 МПа.

Р²_ВИ - внутреннее избыточное давление на глубине L¹ (определяется по обобщённому графику избыточных внутренних давлений), Р²_ВИ= 13, 4 МПа

n_Р= 34, 3/13, 4 = 2, 56

на страгивание в резьбовом соединении:

n_СТР= Q²_СТР/ G¹ (2.64)

где: Q²_СТР- прочность на страгивающие нагрузки для труб 2 секции с толщиной стенки δ ²=9, 2 мм, Q²_СТР= 1480 кН.

G¹ - растягивающая нагрузка на 2 секцию, равная весу 1 секции.

n_СТР=1480/160, 1 = 9, 24

Рассчитанные коэффициенты должны быть больше допустимых коэффициентов запаса прочности. Для диаметров труб от 114 до 219 мм n_Р=1, 15, n_СТР=1, 45.

Так как условия прочности для второй секции соблюдаются параметры 1 секции принимаются окончательно:
группа прочности " Д"
толщина стенок δ ¹= 10, 4 мм
длина секции l¹= 374 м

глубина установки L¹= 2601 м

интервал установки L_ЭК – L¹= 2975 – 2601 м

вес секции G¹= 160, 1 кН.

2. Секция Группа прочности материала труб для 2 секции принимается такой же, как для 1-ой.

Толщина стенок труб для 2 секции δ ²= 9, 2 мм.

Трубы с толщиной стенки δ ²могут быть установлены до глубины, на которой действующее наружное избыточное давление обеспечат трубы со следующей меньшей толщиной стенки δ ³< δ ².

Находим значения наружного избыточного давления Р³_НИиз условия:

Р³_НИ= Р³_СМ /n_СМ,

где Р³_СМ- прочность труб на смятие для толщины труб δ ³ = 8, 1 мм,

Р³_СМ= 20, 3 МПа

n_СМ=1

Р³_НИ=20, 3/1=20, 3 МПа.

На графике наружных избыточных давлений находим глубину L², на которой действует Р³_НИ (предварительная глубина установки 2 секции). L²= 2110 м по вертикали (L²=2360 м по стволу).

Определяем предварительную длину 2 секции l²

l² =L¹ – L²,

где: L¹ - глубина установки 1 секции

l² =2601 – 2360 = 241 м.

Рассчитываем предварительный вес 2 секции G²

G² = l²× q²,

где q² - вес 1 м труб с толщиной стенки δ ² = 9, 2 мм (значение из таблицы сортамента выбранных обсадных труб), q² = 0, 383 кН

G² =241× 0, 383 = 92, 303 кН.

Корректируем прочность на смятие труб 3 секции с толщиной стенок δ ³= 8, 1 мм в условиях двухосного нагружения

*Р³_СМ = Р³_СМ × (1 – 0, 3× Σ G²/ Q³_Т ),

где *Р³_СМ - прочность на смятие труб 3 секции при двухосном нагружении;

Р³_СМ - прочность на смятие труб 3 секции при радиальном нагружении [9], Р³_СМ = 20, 3 МПа

Σ G²- нагрузка растяжения на 3 секцию, равная сумме откорректированного веса 1 секции *G¹ и предварительного веса 2 секции;

Q³_Т - нагрузка растяжения на пределе текучести для труб 3 секции,

Q³_Т = 1626 кН

*Р³_СМ =20, 3× (1 – 0, 3× (160, 1 + 92, 303)/1626) = 19, 36 МПа.

Находим новое (откорректированное) значение наружного избыточного давления *Р³_НИ, которое обеспечится прочностью труб с толщиной стенки δ ³, но с учетом двухосного нагружения из условия:

*Р³_НИ= *Р³_СМ / n_СМ,

*Р³_НИ=19, 36/1 = 19, 36 МПа.

На обобщенном графике наружных избыточных давлений находим новую (откорректированную) глубину установки 2 секции *L², на которой действует *Р³_НИ.*L²= 1910 м по вертикали (*L²= 2160 м по стволу).

Определяем откорректированную длину 2 секции.

*1² = L¹ - * L²,

где L¹ - глубина установки 1 секции.

*1² =2601-2160 = 441 м.

Рассчитывается откорректированный вес 2 секции *G²

q² = 0, 383 кН

*G² = *l² × q²

*G² =441× 0, 383 =168, 903 кН.

и откорректированная сумма весов 2 секций Σ G²:

Σ G²= G¹ + *G².

Σ G²=160, 1 +168, 903 = 329, 003 кН.

Определяем фактические коэффициенты запаса прочности для 3 секции на глубине *L² при откорректированных параметрах 2 секций

на внутреннее давление:

n_Р= Р³_Р/ Р³_ВИ,

где Р³_Р - прочность труб 3 секции на внутреннее давление с толщиной стенки

δ ³ [9], Р³_Р = 30, 3 МПа

Р³_ВИ - внутреннее избыточное давление на глубине *L² (определяется пообобщённому графику избыточных внутренних давлений), Р³_ВИ = 14, 24 МПа

n_Р= 30, 3/14, 24 = 2, 13

на страгивание в резьбовом соединении:

n_СТР= Q³_СТР/ Σ × G²,

где Q³_СТР- прочность на страгивающие нагрузки для труб 3 секции с толщиной стенок δ ³ = 8, 1 мм, , Q³_СТР= 1304 кН

Σ *G² - растягивающая нагрузка на 3 секцию от откорректированного веса 2-х секций.

n_СТР=1304/332, 83 = 3, 92

Рассчитанные фактические коэффициенты запаса прочности для 3 секции на глубине L² м при длине 2 секции l²больше допустимых n_p=1, 15 и n_стр=1, 45, следовательно, условие на прочность выполняется.

Так как условия прочности для третьей секции выполняются, откорректированные параметры 2 секции принимаются за окончательные:

группа прочности " Д"
толщина стенок δ ² = 9, 2 мм
длина секции *l²= 441 м
глубина установки *L²= 2160 м по стволу (1910 м по вертикали)
интервал установки L¹ - *L²= 2601 – 2160 м по стволу (2350 – 1910 м по вертикали)

вес секции *G²= 168, 903 кН

суммарный вес 2 секций Σ *G²= 329, 003 кН

3. Секция Группа прочности материала труб для 3 секции принимается такой же, как для 2 секции.

Толщина стенок труб для 3 секции δ ³=8, 1 мм.

Трубы с толщиной стенки δ ³могут быть установлены до глубины, на которой действующее наружное избыточное давление обеспечат трубы со следующей меньшей толщиной стенки δ ⁴< δ ³.

Находим значения наружного избыточного давления Р⁴_НИиз условия:

Р⁴_НИ= Р⁴_СМ /n_СМ,

где Р⁴_СМ- прочность труб на смятие для толщины труб δ ⁴ = 6, 9 мм, Р⁴_СМ = 14, 4 МПа

Р⁴_НИ=14, 4/1=14, 4 МПа.

На графике наружных избыточных давлений находим глубину L³, на которой действует Р⁴_НИ (предварительная глубина установки 3 секции). L³=1583 м по стволу (1380 м по вертикали).

Определяем предварительную длину 3 секции l³

l³ =L²-L³,

где: L² - глубина установки 2 секции.

l³=2160 -1583 = 577 м.

Рассчитываем предварительный вес 3 секции G³

G³ = l³× q³,

где q³ - вес 1 м труб с толщиной стенки δ ³ (значение из таблицы сортамента выбранных обсадных труб), q³ = 0, 339 кН

G³ =577× 0, 339 = 195, 603 кН.

Корректируем прочность на смятие труб 4 секции с толщиной стенок δ ⁴в условиях двухосного нагружения

*Р⁴_СМ = Р⁴_СМ× (1-0, 3 *Σ G³/ Q⁴_Т ),

где *Р⁴_СМ - прочность на смятие труб 4 секции при двухосном нагружении;

Р⁴_СМ - прочность на смятие труб 4 секции при радиальном нагружении, Р⁴_СМ = 14, 4 МПа

Σ G³- нагрузка растяжения на 4 секцию, равная сумме откорректированного веса 1 и 2 секций *G¹+*G², а также предварительного веса 3 секции;

Q⁴_Т - нагрузка растяжения на пределе текучести для труб 4 секции, Q⁴_Т = 1412 кН

*Р⁴_СМ = 14, 4× (1-0, 3× (329, 003 +195, 603)/1412)= 12, 8 МПа.

Находим новое (откорректированное) значение наружного избыточного давления *Р⁴_НИ, которое обеспечится прочностью труб с толщиной стенки δ ⁴, но с учетом двухосного нагружения из условия:

*Р⁴_НИ= *Р⁴_СМ / n_СМ,

*Р⁴_НИ=12, 8/1=12, 8 МПа.

На обобщенном графике наружных избыточных давлений находим новую (откорректированную) глубину установки 3 секции *L³, на которой действует *Р⁴_НИ.*L³=1210 м по вертикали (1390 м по стволу).

Определяем откорректированную длину 3 секции.

*1³ = *L² - *L³,

где *L² - откорректированная глубина установки 2 секции.

*1³ = 2160 -1390 = 770 м.

Рассчитывается откорректированный вес 3 секции *G³

*G³ = *l³ × q³

*G³ =770× 0, 339 =261, 03 кН.

и откорректированная сумма весов 3 секций Σ G³:

Σ G³= *G¹ + *G²+ *G³.

Σ G³=329, 003 +261, 03 = 590, 033 кН.

Определяем фактические коэффициенты запаса прочности для 4 секции на глубине *L³ при откорректированных параметрах 3 секций на внутреннее давление:

n_Р= Р⁴_Р/ Р⁴_ВИ,

где Р⁴_Р - прочность труб 4 секции на внутреннее давление с толщиной стенки

δ ⁴ [9], Р⁴_Р = 25, 8 МПа

Р⁴_ВИ - внутреннее избыточное давление на глубине *L³ (определяется по обобщённому графику избыточных внутренних давлений), Р⁴_ВИ = 14, 36 МПа

n_Р=25, 8/14, 36 = 1, 8

на страгивание в резьбовом соединении:

n_СТР= Q⁴_СТР/ Σ × G³,

где Q⁴_СТР- прочность на страгивающие нагрузки для труб 4 секции с толщиной стенок δ ⁴, Q⁴_СТР= 1118 кН

Σ *G³ - растягивающая нагрузка на 4 секцию от откорректированного веса 3 секций.

n_СТР=1118/590, 033 = 1, 90

Рассчитанные фактические коэффициенты запаса прочности для 4-ой секции на глубине L³ м при длине 3 секции l³больше допустимых n_p=1, 15 и n_стр=1, 45, следовательно, условие на прочность выполняется.

Условия прочности для четвертой секции выполняются, откорректированные параметры 3 секции принимаются за окончательные:

группа прочности " Д"
толщина стенок δ ³ = 8, 1 мм
длина секции *l³= 770 м
глубина установки *L³=1390 м по стволу (1210 м по вертикали)
интервал установки *L² - *L³=2160 -1390 м по стволу (1910 -1210 м по вертикали)

вес секции *G³= 261, 03 кН

суммарный вес 3 секций Σ *G³= 590, 033 кН

4. Секция Группа прочности материала труб для 4 секции принимается такой же, как для 3 секции.

Толщина стенок труб для 4 секции принята равной δ ⁴= 6, 9 мм.

Трубы с толщиной стенки δ ⁴могут быть установлены до глубины, на которой действующее наружное избыточное давление обеспечат трубы со следующей меньшей толщиной стенки δ ⁵< δ ⁴.

Находим значения наружного избыточного давления Р⁵_НИиз условия:

Р⁵_НИ= Р⁵_СМ /n_СМ,

где Р⁵_СМ- прочность труб на смятие для толщины труб δ ⁵ = 5, 9 мм,

Р⁵_СМ= 9, 8 МПа

Р⁵_НИ=9, 8/1= 9, 8 МПа.

На графике наружных избыточных давлений находим глубину L⁴, на которой действует Р⁵_НИ (предварительная глубина установки 4 секции).

L⁴= 1050 м по стволу (930 м по вертикали).

Определяем предварительную длину 4 секции l⁴

l⁴=L³-L⁴,

где L³ - глубина установки 3 секции.

l⁴=1390 – 1050 = 340 м.

Рассчитываем предварительный вес 4 секции G⁴

G⁴ = l⁴× q⁴,

где q⁴ - вес 1 м труб с толщиной стенки δ ⁴ (значение из таблицы сортамента выбранных обсадных труб), q⁴ = 0, 294 кН

G⁴ =340× 0, 294 = 99, 96 кН.

Корректируем прочность на смятие труб 5 секции с толщиной стенок δ ⁵в условиях двухосного нагружения

*Р⁵_СМ = Р⁵_СМ × (1-0, 3 × Σ G⁴/ Q⁵_Т ),

где: *Р⁵_СМ - прочность на смятие труб 5 секции при двухосном нагружении;

Р⁵_СМ - прочность на смятие труб 5 секции при радиальном нагружении,

Р⁵_СМ = 9, 8 МПа

Σ G⁴- нагрузка растяжения на 5 секцию, равная сумме откорректированного веса 1, 2 и 3 секций *G¹+*G²+*G³, а также предварительного веса 4 секции;

Q⁵_Т - нагрузка растяжения на пределе текучести для труб 5 секции (значение из таблицы в Инструкции по …), Q⁵_Т = 1216 кН

*Р⁵_СМ =9, 8× (1-0, 3× (590, 033 + 99, 96)/1216) = 8, 13 МПа.

Находим новое (откорректированное) значение наружного избыточного давления *Р⁵_НИ, которое обеспечится прочностью труб с толщиной стенки δ ⁵, но с учетом двухосного нагружения из условия:

*Р⁵_НИ= *Р⁵_СМ / n_СМ,

*Р⁵_НИ=8, 13/1=8, 13 МПа.

На обобщенном графике наружных избыточных давлений находим новую (откорректированную) глубину установки 4 секции *L⁴, на которой действует *Р⁵_НИ.*L⁴= 760 м по вертикали (841 м по стволу).

Определяем откорректированную длину 4 секции.

*1⁴ = *L³ - *L⁴,

где *L³ - откорректированная глубина установки 3 секции.

*1⁴ =1390 – 841 = 549 м.

Рассчитывается откорректированный вес 4 секции *G⁴

*G³ = *l⁴ × q⁴

*G⁴ =549× 0, 294 = 161, 406 кН.

и откорректированная сумма весов 4секций Σ G⁴:

Σ G⁴= *G¹ +*G²+*G³+*G⁴

Σ G⁴= 590, 033 + 161, 406 = 751, 439 кН.

Определяем фактические коэффициенты запаса прочности для 5 секции на глубине *L⁴ при откорректированных параметрах 4 секций

на внутреннее давление:

n_Р= Р⁵_Р/ Р⁵_ВИ,

где: Р⁵_Р - прочность труб 5 секции на внутреннее давление с толщиной стенки

δ ⁵ (найдено по таблице в Инструкции…), Р⁵_Р = 22, 1 МПа

Р⁵_ВИ - внутреннее избыточное давление на глубине *L⁴ (определяется по обобщённому графику избыточных внутренних давлений), Р⁵_ВИ = 14, 46 МПа

n_Р=22, 1/14, 46 = 1, 53

на страгивание в резьбовом соединении:

n_СТР= Q⁵_СТР/ Σ *G⁴,

где Q⁵_СТР- прочность на страгивающие нагрузки для труб 5-ой секции с толщиной стенок δ ⁵, Q⁵_СТР= 1118 кН

Σ *G⁴ - растягивающая нагрузка на 5 секцию от откорректированного веса 4 секций.

n_СТР=1118/ 749, 39 = 1, 49

Рассчитанные фактические коэффициенты запаса прочности для 5-ой секции на глубине L⁴ м при длине 4 секции l⁴больше допустимых n_p=1, 15 и n_стр=1, 45, следовательно, условие на прочность выполняется.

Откорректированные параметры 4 секции принимаются за окончательные:

группа прочности " Д"
толщина стенок δ ⁴ = 6, 9 мм
длина секции *l⁴= 549 м
глубина установки *L⁴= *L⁴= 760 м по вертикали (841 м по стволу)
интервал установки *L³ - *L⁴=1390 – 841 м по стволу (1210 - 760 м по вертикали)

вес секции *G⁴= 161, 406 кН

суммарный вес 4-х секций Σ *G⁴= 751, 439 кН

5. СекцияПроектируем трубы с толщиной стенки δ ⁵=5, 9 мм исполнения А группы прочности " Д".

Определим возможно ли установить трубы с толщиной стенки δ ⁵=5, 9 мм исполнения А группы прочности " Д" до устья

длина l⁵5 секции

l⁵=L⁴-L⁵,

где L⁴ - глубина установки 4 секции, равная 0 м

l⁵=841- 0 = 841 м.

Рассчитываем 5 секции G⁵

G⁵ = l⁵× q⁵,

где q⁵ - вес 1 м труб с толщиной стенки δ ⁵ (значение из таблицы сортамента выбранных обсадных труб).

G⁴ =841× 0, 252 = 211, 932 кН.

Сумма весов 5 секций Σ G⁵:

Σ G⁵= *G¹ +*G²+*G³+*G⁴+*G⁵.

Σ G⁵=751, 439 + 211, 932 = 963, 371 кН.

Определяем фактические коэффициенты запаса прочности для 5 секции на глубине L⁵ при параметрах 5-ти секций

на внутреннее давление:

n_Р= Р⁶_Р/ Р⁶_ВИ,

где: Р⁶_Р - прочность труб 5 секции на внутреннее давление с толщиной стенки

δ ⁶ (найдено по таблице в Инструкции…), Р⁶_Р = 22, 1 МПа

Р⁶_ВИ - внутреннее избыточное давление на глубине *L⁵ (определяется по обобщённому графику избыточных внутренних давлений), Р⁶_ВИ = 14, 67 МПа

n_Р=22, 1/14, 67= 1, 51

на страгивание в резьбовом соединении:

n_СТР= Q⁶_СТР/ Σ × G⁵,

где Q⁶_СТР- прочность на страгивающие нагрузки для труб 6 секции столщиной стенок δ ⁶, Q⁶_СТР= 1118 кН

Σ *G⁵ - растягивающая нагрузка на 5 секцию от откорректированного веса 4-х секций.

n_СТР=1118/ 963, 371 =1, 16 < 1, 45

Рассчитанный коэффициенты запаса прочности для 5 секции на глубине

L⁴ м при длине 4 секции l⁴меньше допустимых (n_Р= 1, 15, n_стр=1, 45), следовательно, условие на прочность не выполняется. Поэтому дальнейший расчет ведется по этим видам нагрузок. Для последующих секций толщина стенок увеличивается.

Определяем длину секции:

1⁵ = (Q⁵_СТР / n_СТР - Σ G) / q⁵ = (1118/1, 45 - 751, 439)/0, 294 = 67 м (4.15)

Глубина установки 5 секции равна:

L⁵ = *L⁴ - 1⁵= 841 – 67 = 774 м по стволу (705 м по вертикали)

Рассчитываем предварительный вес 5 секции G⁵

G⁵ = l⁵× q⁵,

где q⁵ - вес 1 м труб с толщиной стенки δ ⁵ (значение из таблицы сортамента выбранных обсадных труб), q⁵ = 0, 294 кН

G⁵ =67× 0, 294 = 19, 698 кН.

Σ G⁵= Σ *G⁴ + G⁵ = 751, 439 + 19, 698= 771, 137 кН

Σ G⁵- нагрузка растяжения на 6 секцию, равная сумме откорректированного веса 1, 2, 3, 4 секций *G¹+*G²+*G³+G⁴, а также предварительного веса 5 секции;

Определяем фактический коэффициент запаса прочности для 6 секции на глубине L⁵ при откорректированных параметрах 5 секций

на внутреннее давление:

n_Р= Р⁶_Р/ Р⁶_ВИ,

где Р⁶_Р - прочность труб 6-ой секции на внутреннее давление с толщиной стенки

δ ⁶ = 8, 1 мм (найдено по таблице в Инструкции…), Р⁶_Р = 30, 3 МПа

Р⁶_ВИ - внутреннее избыточное давление на глубине L⁵ (определяется по обобщённому графику избыточных внутренних давлений), Р⁶_ВИ = 14, 48 МПа

n_Р=30, 3/14, 48 = 2, 1

на страгивание в резьбовом соединении:

n_СТР= Q⁶_СТР/ Σ *G⁵,

где Q⁶_СТР- прочность на страгивающие нагрузки для труб 6 секции с толщиной стенок δ ⁶ = 8, 1 мм [9], Q⁶_СТР= 1304 кН

Σ G⁵ - растягивающая нагрузка на 6 секцию от откорректированного веса 5 секций.

n_СТР=1304/ 771, 137 = 1, 69

Рассчитанные фактические коэффициенты запаса прочности для 5 секции на глубине L⁵ м при длине 5 секции l⁵больше допустимых n_p=1, 15 и n_стр=1, 45, следовательно, условие на прочность выполняется.

Откорректированные параметры 5-ой секции принимаются за окончательные:

группа прочности " Д"
толщина стенок δ ⁵ = 6, 9 мм
длина секции l⁵= 67 м
глубина установки L⁵= 774 м по стволу (705 м по вертикали)
интервал установки *L⁴ – L⁵= 841 – 774 м по стволу (760 – 705 м по вертикали)

вес секции G⁵ = 19, 698 кН

суммарный вес 5 секций Σ G⁵ = 771, 137 кН

6. Секция Проектируем трубы с толщиной стенки δ ⁶ = 8, 1 мм исполнения А группы прочности " Д".

Определяем длину секции:

1⁶ = (Q⁶_СТР / n_СТР - Σ G)/q⁶ = (1304/1, 45 - 771, 137)/0, 339 = 378 м

Глубина установки 6 секции равна:

L⁶ = L⁵ – 1⁶= 774 – 378 = 396 м по стволу (376 м по вертикали)

Рассчитываем предварительный вес 6 секции G⁶

G⁶ = l⁶× q⁶,

где q⁶ - вес 1 м труб с толщиной стенки δ ⁶ (значение из таблицы сортамента выбранных обсадных труб), q⁶ = 0, 339 кН

G⁶ =378× 0, 339 = 128, 142 кН.

Σ G⁶= Σ G⁵ + G⁶ =771, 137 +128, 142 = 899, 279 кН

Σ G⁶- нагрузка растяжения на 7 секцию, равная сумме откорректированного веса 1, 2, 3, 4 секций *G¹+*G²+*G³ +G⁴ +G⁵, а также предварительного веса 6 секции;

Определяем фактические коэффициенты запаса прочности для 7 секции на глубине L⁶ при откорректированных параметрах 6 секций

на внутреннее давление:

n_Р= Р⁷_Р/ Р⁷_ВИ,

где: Р⁷_Р - прочность труб 7 – ой секции на внутреннее давление с толщиной стенки δ ⁷ = 9, 2 мм [9], Р⁷_Р = 34, 3 МПа

Р⁷_ВИ - внутреннее избыточное давление на глубине L⁶ (определяется по обобщённому графику избыточных внутренних давлений), Р⁷_ВИ = 14, 67 МПа

n_Р=34, 3/14, 67 = 2, 34

на страгивание в резьбовом соединении:

n_СТР= Q⁷_СТР/ Σ G⁶,

где: Q⁷_СТР- прочность на страгивающие нагрузки для труб 7 секции с толщиной стенок δ ⁷ = 9, 2 мм, Q⁷_СТР= 1480 кН

Σ G⁶ - растягивающая нагрузка на 7 секцию от откорректированного веса 6 секций.

n_СТР=1480/899, 279 = 1, 65

Рассчитанные фактические коэффициенты запаса прочности для 6 секции на глубине L⁶ м при длине 6 секции l⁶больше допустимых n_p=1, 15 и n_стр=1, 45, следовательно, условие на прочность выполняется.

Откорректированные параметры 6 секции принимаются за окончательные:

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 Следующая ⇒